本文是一篇计算机论文应用论文，本文对地铁乘务智能管理系统的总体架构、各功能模块设计进行了详细的阐述和分析。通过采用B/S架构，系统具有跨平台操作、易于维护和扩展的特点，同时保障了系统的安全性和稳定性。用户管理模块实现了对用户设置、密码修改、权限分配等管理功能。
第一章绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背景
随着我国城市化进程的加速和经济发展的稳步推进，越来越多的人选择在城市中寻求更好的生活与工作机会。人口的大规模流入，虽然为城市注入了活力，但同时也给城市的交通系统带来了前所未有的压力。交通拥堵成为城市居民日常出行的一大难题，而汽车尾气的大量排放更是加剧了环境污染，对城市的可持续发展构成了挑战。在这样的背景下，以地铁为主导的城市轨道交通以其运输能力强大，安全性高、准时性佳，旅客运送速度快，乘坐环境舒适等独特优势，在城市公共交通系统中发挥着关键作用[1]。目前，我国的城市轨道交通主要包括地铁、轻轨、有轨电车等形式，其中地铁以其高效的运输能力和广泛的覆盖范围，成为众多城市缓解交通压力、改善居民出行条件的重要选择。因此，本文将以地铁为主要研究对象，探讨其在城市发展中的重要作用及未来发展趋势。
根据城市轨道交通协会发布的《2023年度统计和分析报告》，截至2023年12月底，我国城市轨道交通线路的发展取得了显著成果，共有59个城市投入运营线路338条，投运车站总计6239座，投运车辆段和停车场共计523座，共有29个城市的线网规模达到100公里。运营线路总长达11224.54公里，其中地铁运营线路8543.11公里，占比76.11%；其他制式城轨交通运营线路2681.43公里，占比23.89%。在2023年这一年中，我国新增了25条城市轨道交通运营线路，新增运营里程达到866.65公里，红河州、滁州、许昌三个城市也首次加入了运营城市轨道交通的行列。2023年全年日均客运量突破8000人，创历史新高；累计完成客运量294.66亿人次，同比增加101.65亿人次，增长52.66%[2]，其中南通、兰州、佛山等城市的客运量增幅均超过100%；总进站量为177.28亿人次，同比增长52.09%；总客运周转量为2450.53亿人次公里，同比增长54.67%；平均客运强度0.55万人次/公里·日，同比增加0.17万人次/公里·日，增幅43.49%；完成运营车公里72.09亿车公里，增长17.53%。全国累计配属车辆11422列，比上年增加997列，增长9.56%；共有北京、上海、深圳等21个城市开通全自动运行城轨交通线路40条，形成了1051.84公里的全自动运行线路规模，同比增长31.54%。2023年开通全自动运行线路252.17公里，郑州开通最多达3条线，线路长度71.83公里。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
在现代化的交通运输领域，乘务管理是一项关键的工作，涉及对航空、铁路、公交、地铁等不同交通工具中司机和乘务人员的高效组织和调度。最初，这一概念是在航空和铁路运输中得到发展和应用的。特别是铁路运输，由于其复杂的运行网络和多样化的服务需求，乘务管理作业往往被整合到更大的综合系统中，作为一个子系统来运作，而不是开发独立的专用系统。
日本的COSMOS[6]系统是一个显著实例，它在新干线中得到了应用，并集成了运输计划、运行管理、运行图管理、车辆运用计划、司机出乘计划、司机管理以及维修作业管理等多个功能。在美国，联邦铁路管理局（FRA）系统被广泛采用，它的乘务计划编制模块能够快速且有效地制定司机的出乘计划，并且涵盖了司机信息管理和乘务任务查询等实用功能，该系统至今仍被一些欧洲铁路所使用[7]。德国的IUV系统同样能处理运输生产计划的管理，其优势在于能根据运行图的变化自动调整司机乘务计划[7]。荷兰的乘务计划编制系统（CREWS）和加拿大的乘务计划编制和监控系统也具备编排司机乘务计划和下发的能力[8]。
至于地铁系统，虽然起步较晚，但现在也有许多地铁公司采用了信息化的乘务管理系统。新加坡的SMRT公司开发了一款名为MstSchedule的先进系统[9]，该系统不仅有效地自动编排司机的出勤计划以优化运营成本，还集成了时刻表管理、停靠站点监控以及线路信息管理等多重功能。加拿大GIRO公司研发的HASTUS系统[10]具备司机出乘计划的编制、乘务排班等功能，因其高效性和实用性已在全球范围内被40多个城市广泛应用[11]
第二章需求分析
2.1系统目标分析
地铁乘务智能管理系统旨在满足乘务人员的日常调度和生产信息管理的需求，解决手工制报表繁琐、效率低下的问题。期望通过系统生成的排班计划，使人工排班结果更科学、更合理，提高系统运营效率，优化运营生产，降低企业经营成本，改善员工工作环境，促进地铁信息管理的自动化、信息化、智能化进程。明确系统的初始范围对于分析系统如何与外界交互至关重要。通过定义系统的应用范围，包括数据库管理人员、乘务计划编制人员、乘务计划管理人员、劳动人事科人员和乘务人员等查询人员，有助于深入需求分析，为系统的优化和完善提供基础。系统用例图如图2.1所示：
2.2系统功能需求
基于不同版本的运营时间表和车辆部门发布的电客车日常运行计划，本系统能够自动进行地铁乘务员的排班工作。乘务车间的派班员能够高效地制定电客车司机及相关岗位人员的行车计划、出勤计划以及备班计划，并且迅速传达到各个车场和换乘点。同时，运营乘务部门的管理人员也能通过该系统实时、准确地了解到全公司电客车司机及相关岗位人员的最新动态信息。系统的核心功能是生成地铁乘务人员的排班计划，这涉及到交路计划的生成、轮班计划的调整、排班计划的编制等环节。在乘务交路计划生成环节，系统能够根据设定的限制条件自动生成排班计划，减少人工管理的劳动强度，提高生产效率，保证排班结果的合理性。如果排班结果不合理，管理人员可以直接重新排班或对现有排班进行修改，然后将排班结果保存到数据库中。系统可以根据每天的交路图直接调用这些排班结果，节省管理人员的工作时间，提高工作效率。在乘务轮班计划的调整环节，系统能够根据新的交路图调整或者特殊情况进行合理的执勤顺序调整，确保每个乘务人员的任务均衡，避免出现有人一直加班而有人一直休息的情况，提高乘务人员对工作的满意度和工作积极性。在乘务排案编制环节，系统能够根据交路计划和轮班计划结果自动匹配生成最终的排班方案，并为每个乘务人员生成各自的乘务任务。
第三章 系统设计 ............................ 11
3.1 系统总体设计 ........................... 11
3.2 系统详细设计 .............................. 12
第四章 地铁乘务排班计划编制模型研究 ........................ 29
4.1 地铁乘务排班计划编制模型建立 ........................ 29
4.1.1 变量定义 ............................... 29
4.1.2 约束条件 .............................. 30
第五章 系统实现 ......................... 41
5.1 系统开发环境 ................................... 41
5.2 系统软件架构 ............................ 41
第六章系统测试
6.1测试环境与资源
系统测试是软件开发过程中的关键环节，旨在验证整个软件系统是否按照需求正确运行，并满足性能、兼容性和安全性等要求。通过设计并执行测试用例，系统测试能够全面检查软件的功能实现、性能表现、安全性表现等，从而确保软件的质量和用户满意度。这一环节对于确保软件产品成功发布并稳定运行至关重要。
（1）系统硬件资源，如表6.1所示。
结论
本文对地铁乘务智能管理系统的总体架构、各功能模块设计进行了详细的阐述和分析。通过采用B/S架构，系统具有跨平台操作、易于维护和扩展的特点，同时保障了系统的安全性和稳定性。用户管理模块实现了对用户设置、密码修改、权限分配等管理功能。铭牌管理模块则通过乘务铭牌实现了对乘务工作状态的实时监控和高效管理。卡片管理实现了在卡片分组中新增司机、图形化调整司机的位置和对司机分组的管理功能。订餐管理实现了移动端订餐、审批及PC端管理功能。排班管理模块通过自动化排班和人工调整的结合，确保了乘务人员的合理安排与调度，提升了铁路运输的效率与安全水平。备班管理和叫班管理模块自动生成司机出勤计划，并实现了司机预订公寓和自动叫班功能。调班管理模块实现可司机本队调班和跨队调班功能。此外，系统还包括请休假管理、出退勤管理、部门分组管理等功能。本文的研究成果如下：
（1）通过调研地铁公司实际业务需求，针对地铁乘务排班存在的手工排班效率低下问题，综合考虑实际运营需求和资源利用效率，建立了地铁乘务排班计划编制模型，定义了变量和约束条件，提出了双重优化目标：最小化所需的司机数量和最大化机班司机的工作效率，构建了双重目标优化函数，实现了成本控制与服务质量的双重优化。
（2）提出了一种地铁乘务排班计划编制的BA-GM算法，该算法通过回溯算法（Backtracking Algorithm）生成所有可行的工作班集合，然后利用贪婪算法（GreedyMethod）在这些集合中选择最优解。通过实例验证，该算法能在短时间内得到近似最优解，显著提高了排班效率。
（3）开发了一套地铁乘务智能管理系统，具备用户管理、司机管理、订餐管理、铭牌管理、排班管理、备班管理、调班管理等功能，并针对前人工作中存在未将司机入住公寓进行管理的问题进行
